Este documento describe los diferentes mecanismos de transporte de sustancias a través de las membranas celulares, incluyendo el transporte pasivo como la difusión y la ósmosis, y el transporte activo mediado por bombas iónicas que utilizan energía. Explica cómo las proteínas de transporte como los canales iónicos, cotransportadores y bombas de iones facilitan el movimiento de moléculas a través de las membranas a favor o en contra de gradientes de concentración. También describe los procesos de endocitosis y

1. TEMA TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE MEMBRANAS

2. El transporte celular Llamamos transporte celular al movimiento constante de sustancias en ambas direcciones, a través de la membrana El transporte celular es el mecanismo mediante el cual entran a la célula los materiales que se necesitan mientras salen los materiales de desecho y las secreciones celulares. Puede ser: Transporte activo Transporte pasivo

3. Transporte activo : es el movimiento de materiales a través de la membrana, usando energía. Transporte pasivo : es el movimiento de sustancias a través de la membrana celular que no requiere energía celular. El transporte celular

4. MECANISMOS POR LOS QUE EL AGUA Y LOS SOLUTOS ATRAVIESAN LA MEMBRANA CEULAR ¿Cómo se mueven las moléculas a través de la membrana? 1.- PASIVOS Difusión simple Ósmosis Transporte pasivo (difusión facilitada) Filtración 2.- ACTIVOS Transporte activo Cotransportadores Antitransportadores Endocitosis: Exocitosis

5. Difusión a través de la membrana celular La membrana celular es permeable a: Moléculas no polares (0 2 ) Moléculas liposolubles (esteroides) Uniones covalentes polares (C0 2 ) H 2 0 (pequeño tamaño, sin carga) La membrana celular es impermeable a: Moléculas polares grandes (glucosa) Iónes inorgánicos con carga (Na + ) Requiere que la membrana celular sea permeable al soluto

6. Difusión Difusión simple: Movimiento neto a favor de gradiente de concentración. A través de la bicapa lipídica: sustancias muy liposolubles Canales acuosos Difusión facilitada: Interacción con moléculas transportadoras La difusión es el movimiento neto de sustancia (líquida o gaseosa) de un área de alta concentración a una de baja concentración  Requiere un gradiente Se produce movimiento hasta que el sistema alcanza el equilibrio: elimina el gradiente de concentración y distribuye las moléculas uniformemente

7. Proteínas de membrana que intervienen en la difusión Apertura y cierre de canales: 1.- Operados por voltaje 2.- Operados por ligando. Apertura química. (R de Ach) Proteínas de canal que conforman un "túnel" que permite el paso de agua y electrolitos a favor de un gradiente de concentración o potencial eléctrico. La molécula se selecciona por su tamaño y carga Muchos canales se abren y cierran mediente puertas

8. Velocidad de difusión Depende de: La magnitud del gradiente de concentración. A mayor gradiente mejor será la difusión Permeabilidad de la membrana. Membrana neuronas 20 veces más permeable al K + que al Na + . A mayor Tª, mayor velocidad Microvellosidades incrementan el área de difusión. Temperatura - La superficie de difusión

9. FACTORES QUE AFECTAN A LA DIFUSIÓN Permeabilidad Liposolubilidad Presencia de transportadores Tamaño de los poros Tamaño real de los iones Carga eléctrica de los iones selectividad

10. FACTORES QUE AFECTAN A LA TASA NETA DE DIFUSIÓN Diferencia de presión Diferencia de potencial eléctrico Ecuación de Nerst Diferencia de concentración Difusión neta = Ce-Ci

11. Transportadores: tras fijar las moléculas a transportar (A), sufren un cambio de conformación (B) que permite a las moléculas fijadas, atravesar la membrana plasmática. Hay tres tipos de transportadores: Unitransportadores: llevan un soluto una vez. Cotransportadores:transportan el soluto y co-transportan otro diferente al mismo tiempo y en la misma dirección. Antitransporte: transportan soluto hacia el interior (o exterior) y co-transportan soluto en la dirección opuesta. Uno entra y el otro sale o viceversa.

13. Difusión neta de agua a través de una membrana selectivamente permeable Requerimientos : Debe haber una diferencia en la concentración de solutos a ambos lados de la membrana La membrana debe ser impermeable al soluto. Ósmosis Solutos osmóticamente activos: solutos que no pueden pasar libremente a través de la membrana

14. Movimiento de agua de lugares con menor concentración a lugares con mayor concentración

15. H 2 0 se mueve hacia el lugar de menor concentración hasta alcanzar el equilibrio (270 g/l glucose).

16. La fuerza necesaria para detener la ósmosis. Indica la fuerza con la que una solución es capaz de atraer agua. Presión osmótica La presión osmótica se define como la presión hidrostática necesaria para detener el flujo neto de agua a través de una membrana semipermeable que separa soluciones de composición diferente. La presión osmótica (p) está dada por: Fuerza que se opone a un cambio de volumen P p es presión osmótica medida en atmósferas (atm), R la constante de los gases T la temperatura absoluta DC la diferencia de las concentraciones

17. Presión osmótica depende del número de moléculas en solución y no de la masa de estas moléculas. Concentración de moléculas osmóticamente activas= osmoles Osmolaridad 1 osm= Pm (g)/nº moléculas que libera en solución

18. Tonicidad ( concentración osmolar del plasma) El efecto de una solución sobre el movimiento osmótico de agua. Isotónica: Tensión al plasma . Eritocitos ni pierden ni ganan H 2 0.

19. Tonicidad Las soluciones hipertónicas son aquellas, que con referencias al plasma, contienen mayor cantidad de solutos (y por lo tanto menor potencial de agua). Las hipotónicas son aquellas, que en cambio contienen menor cantidad de solutos (o, en otras palabras, mayor potencial de agua). Las soluciones isotónicas tienen concentraciones equivalentes de solutos y, en este caso, al existir igual cantidad de movimiento de agua hacia y desde el exterior, el flujo neto es nulo. Una de las principales funciones del cuerpo de los animales es el mantenimiento de la isotonicidad del plasma sanguíneo, es decir un medio interno isotónico .

20. Filtración - La pared capilar es distinta de otras membranas que separan líquido intracelular del tejido intersticial - Existe diferencia de Presión  Filtración Depende de: Gradiente de P Superficie de la membrana Permeabilidad Proceso por el cual un líquido es forzado a pasar a través de una membrana u otra barrera debido a una diferencia de P entre los dos lados. Es un proceso que se encarga de movilizar molécula pequeñas hidrosolubles.Las moléculas se mueven a favor de un gradiente de presión hidrostática.

21. Requiere un gasto de energía para transportar la molécula de un lado al otro de la membrana Características: En contra de gradiente de concentración , electroquímico o P ; se crea y mantiene un desequilibrio Requiere ATP directo = transporte activo primario indirecto = transporte activo secundario Una o más moléculas (uniporte vs. cotransporte) Especificidad, competición y saturación Transporte activo

22. Bombas Utilizan energía (provista por el ATP) para transportar moléculas contra un gradiente de concentración Bomba de Na + /K + ATPasa: saca 3Na+ y mete 2 K+ Bomba de Ca 2+ ATPasa : mantiene baja la [Ca] en el LIC (10 -7 M). Bomba de H + /K + ATPasa: bombea [H+] del LIC a la luz del estómago. Su inhibición reduce la [H+]

23. Bomba Na+/K+ (Na+/K+ ATPasa) Las bombas iónicas activadas por ATP generan y mantienen gradientes iónicos a través de la membrana plasmática. Se encuentra en todo tipo de célula Es una proteina integral (transmembranaria) Transporta corriente, es electrogénica Es responsable de las concentraciones intra y extra celulares de Na+ y K+ El valor del potencial eléctrico generado por la diferencia de permeabilidad de los iones y su distribución a ambos lados de la membrana es de -70 mV, resultando el interior de lacélula negativo con respecto al exterior. Un tercio del ATP utilizado por un animal en reposo se consume para mantener la bomba Na+/K+. Líquido extracelular: [Na + ] [K + ] Líquido intracelular: [Na + ] [K + ]

24. Transporte activo secundario Utiliza la energía para establecer un gradiente a través de la membrana celular, y luego utiliza ese gradiente para transportar una molécula de interés contra su gradiente de concentración. TA primario mantiene la diferencia de concentración de Na+ y K+ TA secundario ( cotransporte) usa el gradiente de Na+ para mover glucosa en contra de gradiente TA secundario (antiporter) usa el gradiente de Na+ para mover H+ contra su gradiente células epiteliales del intestino

25. Transporte mediado por vesículas 1.- Endocitosis 2.- Exocitosis: hacia fuera de la célula Las vesículas y vacuolas que se fusionan con la membrana celular pueden utilizarse para el transporte y liberación de productos químicos hacia el exterior de la célula o para permitir que los mismos entren en la célula. Existe un tráfico constante de membranas entre la superficie de la célula y su interior

26. Tipos: Fagocitosis: pseudopodos que rodean la partícula sólida. pseudopodos se fusionan formando una vesícula alrededor de la partícula = vesícula fagocítica o fagosoma . digestión por enzimas liberadas por los lisosomas. Ej: células del sist imnune. Pinocitosis: se transporta líquido extracelular. La membrana se repliega creando una vesícula pinocítica . Una vez que el contenido de la vesícula ha sido procesado, la membrana de la vesícula vuelve a la superficie de la célula. Endocitosis mediada por receptor : similar a la pinocitosis. La invaginación de la membrana sólo tiene lugar cuando una determinada molécula, llamada ligando, se une al receptor existente en la membrana. Las "fositas recubiertas" ("coated pits") son invaginaciones de la membrana donde se encuentran los receptores. Endocitosis:

27. Endocitosis Fagosoma Pseudópodos

28. Exocitosis

29. PASIVOS DESCRIPCIÓN EJEMPLOS Difusión simple Ósmosis Transporte pasivo ( difusión facilitada) Filtración ACTIVOS Transporte activo Cotransportadores Antitransportadores Endocitosis: Fagocitosis Pinocitosis Exocitosis PROCESOS DE TRANSPORTE Movimiento de partículas a través de la bicapa lipídica o por canales;de zonas de alta concentración a baja concentracion ( a favor de gradiente) Salida de CO2 de todas las cél; entrada de Na+ en cél. nerviosas cuando conducen un impulso nervioso Difusión de agua a través de una membrana selectivamente permeable en presencia de al menos 1 soluto no permeable Difusión de las moléculas de agua dentro y fuera de las células para corregir los desequilibrios de la concentración de agua Difusión de partículas a través de una membrana mediante canales o transportadores. Las partículas se mueven a favor de su gradiente de concentración Difusión de los iones sodio al interior de las células; paso de las mol de glucosa al interior de las células Proceso por el cual un líquido es forzado a pasar a través de una membrana u otra barrera debido a una diferencia de P entre los dos lados. Difusión de sustancias a través de los capilares sanguíneos Movimiento de partículas de soluto desde zonas de baja concentración a zonas de alta ( contra gradiente) por medio de una bomba que consume energia en la membrana En cél. musculares el bombeo de iones Ca2+ a compartimentos especiales ( o fuera de la celula). Se transporta líquido extracelular. La membrana se repliega creando una vesícula pinocítica . Una vez que el contenido de la vesícula ha sido procesado, la membrana de la vesícula vuelve a la superficie de la célula Se transporta céluas o grandes moléculas. La membrana se repliega creando una vesícula intracelular . Atrapamiento de bacterias por los leucocitos Atrapamiento de grandes moléculas proteicas por algunas cel. del cuerpo Las vesículas y vacuolas se fusionan con la membrana celular para el transporte y liberación de productos químicos hacia el exterior de la célula Secreción de la hormona prolactina por las células de la hipófisis

30. TEMA DESCRIPCION DE LA NUTRICION

31. Descripción de la nutrición La nutrición es el proceso biológico en el que los organismos asimilan las sustancias contenidas en los alimentos necesarios para el funcionamiento, el crecimiento y el mantenimiento de sus funciones vitales.

32. Tipos de nutrición en los seres vivos Nutrición autótrofa (la que llevan a cabo los organismos que producen su propio alimento). Los seres autótrofos son organismos capaces de sintetizar sustancias esenciales para su metabolismo a partir de sustancias inorgánicas. El término autótrofo procede del griego y significa "que se alimenta por sí mismo". Nutrición heterótrofa (la que llevan a cabo aquellos organismos que necesitan de otros para vivir). Los organismos heterótrofos (del griego "hetero", otro, desigual, diferente y "trofo", que se alimenta), en contraste con los autótrofos. Entre los organismos heterótrofos se encuentra multitud de bacterias y los animales.

33. Etapas de la nutrición: *Ingestión: consiste en la incorporación del alimento que se halla en el medio externo. *Digestión: es la transformación química o desdoblamiento de los materiales ingeridos, para que posteriormente puedan ser absorbidas. *Absorción: consiste en el paso de sustancias digeridas hacia el citoplasma de las células, a través de la membrana.

34. TEMA DESCRIPCION DEL METABOLISMO CELULAR

35. EL METABOLISMO CELULAR La célula es una máquina que necesita energía para realizar sus trabajos

36. METABOLISMO Conjunto de reacciones químicas que se producen en el interior de la célula, cuyo fin es la obtención de la energía necesaria para los procesos fisiológicos ( catabolismo ), o la utilización de dicha energía para el desempeño de las funciones de la célula o la reposición de estructuras celulares ( anabolismo ) Metabolismo Anabolismo : gasto de energía Para las funciones celulares (Movimiento, etc.…) Para síntesis de macromoléculas Consumo de ATP Catabolismo : obtención de energía Por la degradación de macromoléculas Obtención de ATP

37. RESPIRACION RESPIRACIÓN AEROBIA Es un proceso de obtención de energía en el que el receptor final de electrones es el oxígeno.

38. RESPIRACION La respiración anaeróbica Cando por determinadas causas, las células no disponen de oxígeno para obtener energía, se realiza la respiraci ó n anaer ó bia (fermentaci ó n), produciendose como resultado el ácido láctico.

39. CATABOLISMO DE AZÚCARES la glucolisis Es la primera fase del Catabolismo de los azúcares, tiene lugar en el citoplasma de la célula y no necesita la presencia de Oxígeno = Es un proceso Anaerobio. Lo realizan todas las células vivas = PROCARIONTES Y EUCARIONTES

40. Ciclo de Krebs El producto más importante de la degradación de los carburantes metabólicos es el acetil-CoA, (ácido acético activado con el coenzima A), que continúa su proceso de oxidación hasta convertirse en CO 2 y H 2 O , mediante un conjunto de reacciones que constituyen el ciclo de Krebs punto central donde confluyen todas las rutas catabólicas de la respir a ción aerobia. Este ciclo se realiza en la matriz de la mitocondria

41. El ciclo de krebs

42. Cadena respiratoria Se encarga de transportar electrones . Los electrones se transportan desde molé culas poco oxidantes hasta el oxígeno que es la molécula más oxidante de la cadena . Las molé culas que inician este transporte de electrones son NADH Y FADH, es decir son las molé culas menos oxidantes de la cadena . Una vez que los electrones son entregados al oxígeno, se forma Agua

43. TEMA DESCRIPCION DE LA FOTOSINTESIS

44. Proceso de fotosíntesis

45. Sumario Las moléculas de los seres vivos Control de la actividad celular Fuente de energía para las células Proceso de fotosíntesis: Las condiciones necesarias para la fotosíntesis La luz y los pigmentos Las reacciones dependientes de luz Las reacciones de oscuridad Los factores que afectan la fotosíntesis La respiración y la fotosíntesis

46. Condiciones necesarias para la fotosíntesis La mayoría de los autótrofos fabrican su propio alimento utilizando la energía luminosa. La energía de luz se convierte en la energía química que se almacena en la glucosa. El proceso mediante el cual los autótrofos fabrican su propio alimento se llama fotosíntesis . La mayoría de los seres vivos dependen directa o indirectamente de la luz para conseguir su alimento

47. La reacción general se puede resumir de esta manera: enzimas/co-enzimas 6 CO 2 + 6 H 2 O + energía de luz C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 (dióxido de carbono) (agua) clorofila (glucosa) (oxígeno) La luz solar es la fuente de energía que atrapa la clorofila , un pigmento verde que se encuentra en los cloroplastos, que las células vegetales utilizan para la fotosíntesis. El bióxido de carbono y el agua son las materias primas. Las enzimas y las coenzimas controlan la síntesis de glucosa, a partir del bióxido de carbono y el agua.

48. La luz y los pigmentos La energía de la luz es necesaria para la fotosíntesis. La luz es una forma de energía radiante. La energía radiante es la energía que se propaga en ondas. Hay varias formas de energía radiante: ondas de radio, ondas infrarrojas, ondas ultravioletas, y los rayos X. Para sintetizar alimento, se usan únicamente las ondas de luz. Cuando la luz choca con la materia, parte de la energía de la luz se absorbe y se convierte en otras formas de energía. Cuando el sol choca en una célula con moléculas de clorofila, ésta absorbe parte de la energía de la luz convirtiéndola en energía química que se almacena en las moléculas de glucosa que se producen.

49. Cuando un rayo de luz pasa a través de un prisma, se rompe en colores. Los colores constituyen el espectro visible . Los colores del espectro que la clorofila absorbe mejor son el violeta, el azul y el rojo. La clorofila es verde porque refleja la mayor parte de la luz verde que incide sobre ella. Así que la luz verde no es tan importante para la clorofila como lo es la luz de otros colores.

50. Hay varias clases de clorofila, que generalmente se designan como a, b, c y d. Todas las moléculas de clorofila contienen magnesio (Mg). Algunos organismos autótrofos poseen unos pigmentos llamados carotenoides que pueden ser de color anaranjado, amarillo o rojo. El color verde de la clorofila enmascara estos pigmentos, sin embargo se pueden ver durante el otoño cuando disminuye la cantidad de clorofila.

51. Las reacciones dependientes de luz La fotosíntesis ocurre en dos etapas: La que depende de la luz La que no depende de la luz. Las reacciones químicas que dependen de energía luminosa se llaman reacciones dependientes de luz . Estas reacciones ocurren en las granas de los cloroplastos. Descripción de las reacciones dependientes de luz La clorofila y otros pigmentos presentes en las granas del cloroplasto absorben la energía solar. La luz aumenta la energía de ciertos electrones en las moléculas de los pigmentos activándolos, llevándolos a un nivel de energía más alto. Los electrones regresan a un nivel de energía más bajo al pasar por una cadena de transporte de electrones, como ocurre en la respiración celular. A medida que los pigmentos llegan a un nivel de energía más bajo, liberan energía utilizable (ATP) en los cloroplastos .

52. Las reacciones de oscuridad Las reacciones químicas que no dependen directamente de la luz se llaman reacciones de oscuridad . No significa que se lleven a cabo de noche. Solo que no necesitan luz para que ocurran. En las reacciones de oscuridad que ocurren en el estroma de los cloroplastos, se usa bióxido de carbono y se forma glucosa. Pueden ocurrir en presencia de luz aunque ésta no sea necesaria. Las reacciones de oscuridad encierran una serie de reacciones llamadas ciclo de Calvin- Benson o fase de fijación del CO 2 de la fotosíntesis. En las reacciones de oscuridad, cada paso está bajo el control de una enzima.

53. CLOROPLASTO

54. Los factores que afectan la fotosíntesis La velocidad a la que ocurre la fotosíntesis no siempre es la misma. La velocidad de la fotosíntesis aumenta a medida que aumenta la intesidad de la luz . La velocidad de la fotosíntesis aumenta hasta el punto cuando las reacciones que están bajo el control de enzimas ocurren ya a su máxima velocidad. La velocidad de la fotosíntesis cambia con el aumento de la temperatura . En este caso, la velocidad aumenta hasta cierto punto y luego disminuye. La desnaturalización de las enzimas, por efectos del calor, lleva a una disminución en la velocidad de la fotosíntesis.

55. La respiración y la fotosíntesis Durante la respiración se toma oxígeno del aire. La célula usa oxígeno y forma dióxido de carbono. Las respiración libera energía de los alimentos para llevar a cabo las actividades vitales. Por medio del proceso de la fotosíntesis, las plantas verdes toman el bióxido de carbono de la atmósfera y producen oxígeno. El intercambio gaseoso se realiza en las estomas , pequeños poros de las plantas, localizados en la superficie de sus hojas, es decir, que en este lugar sale el oxígeno y entra el dióxido de carbono. La fotosíntesis provee energía a los seres vivientes al cambiar energía de luz en energía química. La respiración provee un medio de obtener de la glucosa la energía que necesitan el organismo.